Струйный принтер история создания кратко

Обновлено: 07.07.2024

Струйная печать – это процесс получения изображения при помощи матрицы дюз и жидкого красителя.

Несмотря на то, что струйные принтеры появились в массовой продаже относительно недавно, история их развития насчитывает почти 200 лет. Этапы эволюции, которую за это время прошла струйная печать.

Этапы эволюции струйной печати

Этап первый: теоретические разработки

Теоретические разработки технологии струйной печати уходят своими корнями в далёкий 1833 год, когда французский изобретатель Феликс Савар обнаружил следующую закономерность: при распылении жидкости из сопла с микроскопическим диаметром образуются идеально ровные капли.

В 1878 году данный феномен был математически описан лауреатом Нобелевской премии лордом Рейли. Но немногим ранее, в 1867 году, некий Уильям Томпсон, более известный как лорд Кельвин, запатентовал способ печати с непрерывной подачей красителя (Continuous Ink Jet).

Томпсон использовал электростатические силы для того, чтобы управлять распылением чернильных капель и красок по бумажному носителю. Используя данный принцип Уильям Томпсон разработал самопишущие приборы для электрических телеграфов.

Этап второй: непрерывная печать

Важной вехой в истории развития струйной печати стал 1951 год, когда компания Siemens запатентовала первый в мире струйный принтер, основанный на технологии непрерывной подачи чернил. Позднее другие мировые производители копировальной техники с успехом уточняли и совершенствовали технологию непрерывной струйной печати.

Прототипы современных струйных принтеров были достаточно громоздкими, дорогостоящими, и при этом капризными приборами, оснащёнными всевозможными баллонами, насосами и другими подвижными частями. Первые принтеры работали очень медленно, кропотливо накладывая чернила на бумагу. Некоторые экземпляры при печати могли пропускать чернила, что делало их использование недостаточно удобным и безопасным.

Этап третий: печать по требованию

Печать по требованию была впервые использована в 1977 году в принтерах Siemens PТ-80 и чуть позже (в 1978 году) в принтере Silonics. Позднее, в 1970-1980-х годах ХХ века, печать по требованию эволюционировала, развивалась и порождала новые модели коммерческих струйных принтеров.

Самой дорогостоящей деталью в таком устройстве считалась печатающая головка. Её нельзя было быстро заменить (как картридж). Чтобы сопла головки не засорялись кусочками засохшей краски и пузырьками воздуха, принтер следовало использовать, не допуская длительных простоев, поэтому иногда приходилось печатать на принтере, даже если в этом не было необходимости.

В 70-х гг. ХХ века шведский профессор Херц разработал метод регулирования плотности струйной печати и получил всевозможные оттенки серого цвета. Это позволило воспроизводить не только текст, но и всевозможные изображения с градациями серого цвета.

Этап четвертый: пузырьковая печать

Пузырьково-струйная технология печати

В 1981 году пузырьково-струйная технология печати была представлена компанией Canon на выставке Grand Fair и сразу привлекла внимание общественности. Первый монохромный пузырьковый принтер Canon BJ-80 был выпущен в 1985 году. Тремя годами позже, в 1988 году, появился первый цветной пузырьковый широкоформатный принтер BJC-440 с разрешением 400 dpi.

Пузырьково-струйный принтер Canon BJ-80

Пузырьковая технология струйной печати отличается относительной дешевизной, поэтому печатающая головка встроена не в принтеры, а непосредственно в чернильные картриджи. Это увеличивает стоимость обслуживания принтера, но при этом позволяет сохранять его работоспособность в случае приобретения неоригинального картриджа.

Этап пятый: термическая печать

В 1984 году компании HP и Canon приступили к разработке термической технологии струйной печати. Работа шла медленно, и добиться приемлемого сочетания качества печати, скорости работы и стоимости удалось только в 90-х годах. Позже к HP и Canon присоединилась компания Lexmark и в тандеме три этих крупнейших компании по производству принтеров и копиров создали современные принтеры с высоким разрешением печати.

Технология печати, разработанная HP, Canon и Lexmark получила название термической печати (thermal inkjet). На такой технологии основаны первые струйные принтеры HP серии ThinkJet.

Термическая печать основана на принципе увеличения объёма жидкости при нагревании. Под воздействием электрического импульса повышается температура поверхности расположенного в печатающей головке нагревательного элемента. Слой чернил, максимально приближенный к нагревательному элементу, нагревается и начинает испаряться. Появившийся пузырёк выдавливает из сопла лишние чернила. Тогда же с образованием зоны пониженного давления в нагревательную камеру втягиваются недостающие чернила. Такой процесс повторяется с циклом до 12 тысяч микроскопических дозаправок в секунду.

Печатающая головка принтера, использующего принцип термической печати, состоит из множества микроскопических эжекционных камер и сопел. HP удалось изготовить экономичную печатающую головку, которую после окончания красителя можно было без сожалений выбросить вместе с картриджем. Сделав печатающую головку сменной, HP решила извечную проблему надёжности своих принтеров.

Термическая технология струйной печати

Благодаря приемлемой цене, небольшим размерам, бесшумной работе и широкому цветовому диапазону струйные пузырьковые и термические принтеры завоевали рынок недорогих печатающих устройств, практически вытеснив матричные принтеры.

Этап шестой: пьезоэлектрическая печать

В 1993 году компания Epson впервые использовала в своих принтерах пьезоэлектрическую систему печати, название которой происходит от английского Piezoelectric Ink Jet. Технология пьезоэлектрической печати основана на свойстве пьезокристаллов под действием силы тока изменять объём и форму. В таких картриджах одной из стенок является пьезоэлектрическая пластина. Под влиянием тока пьезоэлектрическая пластина выгибается, уменьшая объём чернильной камеры. При этом лишние чернила выталкиваются через сопло наружу.

Пьезоэлектрическая технология печати

Стационарную печатающую головку не приходится менять, поэтому она экономически выгодна. Однако при смене картриджа воздух может закупорить сопла, ухудшив при этом качество печати.

Этап седьмой: современные традиции

В настоящее время струйные принтеры по-прежнему популярны. Благодаря доступности и компактности их приобретают как для офисного, так и для домашнего использования. Многие покупают цветные струйные принтеры в дополнение к чёрно-белым лазерным принтерам. На лазернике быстрее и дешевле печатать текстовые документы, а на струйнике – цветные фотографии.

Для современных струйных принтеров обычным разрешением считается 4600 х 1200 dpi. В большинстве моделей струйных принтеров имеется возможность печати без полей. Некоторые модели струйных принтеров оснащаются встроенными жидкокристаллическими экранами и портами для флэш-карт.

К преимуществам струйных принтеров следует отнести высокое качество цветной печати, возможность печати высококачественных фотографий, отличную прорисовку мелких деталей и полутонов, низкий уровень шума, широкий модельный ряд и доступность массовых модификаций.

Струйный принтер - это вид печатающей техники, использующий одноимённую технологию печати. Рисунок наносится на носитель (бумагу) жидким красителем.

История возникновения

Со временем струйная печать стала использовать пьезоэлектрические законы и кристаллы, которые при проходе через них электричества могли менять форму и излучать электроны. Дальше компания Canon разработала другой метод вывода чернил на носитель. На них начали воздействовать температурой до 400 °C, из-за этого чернила из жидкого состояния переходили в парообразное и выпрыскивались на бумагу.

Первыми цветной аппарат изобрели специалисты компании HP. В печати использовали три красителя синего, жёлтого и пурпурного цветов, смешивая которые можно было получить любой оттенок.

Устройство струйного принтера

Печатающая головка

Отдельная деталь, состоящая из множества мелких сопел. Устройство печатающей головки у разных принтеров практически не отличается. Может меняться только количество отверстий и их расположение. Так, в первых моделях их было всего 12, а сейчас может доходить до нескольких тысяч. Чернила через сопла выдавливаются по пьезоэлектрической или термической технологии.

В некоторых принтерах ПГ – не отдельный элемент, а часть картриджа (рис. 1).

Картридж

Это небольшая пластиковая ёмкость длиной не более 10 см. Чёрный краситель хранится в отдельной ёмкости, а цветные могут находиться как в отдельных, так и в совмещённых картриджах. Совмещённая чернильница имеет вид пластиковой коробки, которая внутри разделена перегородками на три отсека.

Механизмы подачи бумаги

В него входит лоток для бумаги, моторчик, приводящий в движение ролики подачи. Лоток у разных моделей может находиться как сверху, так и снизу. Основной проблемой механизма является отказ от захвата страниц, но это бывает редко и легко устраняется самостоятельно.

Панель управления

Может состоять всего из нескольких кнопок или иметь встроенный экран для управления настройками. Панель интуитивно проста в управлении, дополнительно может иметь поясняющие надписи. Располагается на передней части принтера.

Корпус

Это внешняя оболочка, изготовленная из пластика чёрного или белого цвета. Защищает рабочий механизм от попадания внутрь загрязнений, влаги и солнечных лучей. Корпус МФУ и обычного принтера может различаться.

Моторчики

Их всего четыре:

Отвечает за функционирование ролика, захватывающего страницу и втягивающего её внутрь принтера.
Приводит в действие автоподатчик.
Активирует механизм, двигающий печатающую головку.
Способствует доставке чернил из картриджа на бумагу.

Разъёмы подключения

На смену кабелям LTP пришли USB и Ethernet. Их проще использовать, и работают они быстрее. Если техника старая и имеет LTP-порт, подключение к компьютеру можно осуществить через переходник.

Датчики

Бывают оптическими и механическими.

Выполняют следующие функции:

определяют, попала ли страница внутрь аппарата;
следят за расположением головки по отношению к листу;
отслеживают размер и характеристики бумаги;
определяют наличие внутри принтера посторонних предметов.

Различие между картриджами и СНПЧ

Обычно струйные картриджи можно повторно перезаправлять медицинским шприцем и купленными заранее чернилами.

У него есть ряд недостатков:

Дозаправку нужно делать часто, что не всегда удобно в домашних условиях.
Нужен дополнительный инструмент.
Для определения количества чернил, картридж приходится каждый раз извлекать из принтера.
Если картридж непрозрачный, узнать уровень оставшегося красителя можно только программным способом.
Нельзя допускать снижения уровня чернил ниже рекомендованного производителем значения, чтобы не допустить перегрева сопел или образования воздушной пробки в головке.
Из-за частого извлечения картридж быстро изнашивается.

Перечисленные недостатки помогает устранить система непрерывной подачи чернил. Она состоит из четырёх и более прозрачных ёмкостей и набора тонких трубок (шлейфов). В них помещается от 80 до 100 мл чернил, что намного больше объёма обычных картриджей. Если работать в среднеинтенсивном режиме, то доливать краску в СНПЧ придётся редко. Процесс дозаправки простой. Стоит СНПЧ дороже обычных чернильниц, но использовать при интенсивной работе такую систему намного выгоднее.

Необходимо дополнительное пространство. Если СНПЧ не входит в заводскую комплектацию, возле принтера должно быть дополнительное место для системы.
Слабая манёвренность. Перенос принтера с СНПЧ даже на очень короткие расстояния может привести к сбою настроек.

Как работает струйный принтер

Протяжные ролики затягивают бумагу внутрь аппарата.
На печатающую головку подаются чернила. Они смешиваются в определённой пропорции для получения необходимого оттенка, а затем выдавливаются через сопла на листок.
На головку передаются координаты изображения и код наносимого цвета. Мотор активирует приводной ремень, который передвигает головку по заданным координатам.
После смешивания краситель через мелкие сопла выводится на бумагу. Способ вывода будет зависеть от принципа печати (термоструйная или пьезоэлектрическая печать). Первый вариант подходит для водных чернил, второй – для пигментных.
Цветные чернила распыляются на бумагу со скоростью 20-25, чёрные – более 35 тыс. капель/с. Можно печатать 10 и более страниц на минуту.

Методы нанесения изображения

Пьезоэлектрический

Метод основан на способности плоских пьезокристаллов, связанных с диафрагмой, менять свою форму под действием проходящего через них электричества. Сжимаясь и разжимаясь, кристаллы заставляют чернила выходить из головки наружу и формировать на бумаге рисунок, состоящий из мелких точек. Метод используют компании Epson, Brother.

Метод газовых пузырей

Метод называется Bubblejet. Для печати дюзы (сопла) оборудуются специальными элементами, сильно нагревающимися под влиянием электричества. После нагрева жидкая краска превращается в газовые пузырьки, увеличиваясь в объёме и повышая давление, под которым излишки красителя выходят наружу. Технология активно применяется компанией Canon.

Принтеры, работающие по такой технологии, более надёжные, лучше прорисовывают линии, а вот области сплошного заполнения получаются расплывчатыми. Метод подходит для печати графиков и диаграмм, требующих высокой точности линий.

Метод drop-on-demand

В технике задействован отдельный механизм, работающий совместно с нагревателем. Он быстро и точно наносит краску в нужных местах листа, обеспечивая высокую контрастность и насыщенность цветов. Такой принтер можно использовать для печати полутоновых графических изображений.

Создание разных оттенков

Все оттенки создаются чернилами трёх цветов – голубого, пурпурного и жёлтого. Они смешиваются в нужных пропорциях для получения требуемого оттенка. Чёрная краска поступает из отдельной ёмкости. Для более качественных отпечатков в современных моделях используется более четырех цветов.

Какие чернила используются

Водорастворимые (рис. 11). Ими печатают яркие картинки, изображения и фото. В них нет твёрдых компонентов. Имеют небольшой срок годности. Со временем изображение выцветает и теряет насыщенность, особенно под действием солнца. Краска боится воды и повышенной влажности воздуха.
Пигментные (рис. 12). В составе есть твёрдые частицы. Они менее подвержены влиянию воды, влаги и солнца. Напечатанные изображения остаются качественными более 70 лет, но фото менее насыщены, плохо отображены реальные тона. Краску нельзя наносить на глянцевую бумагу.
Сублимационные (рис. 13). Краситель имеет сходства с пигментными чернилами, но предназначен для печати не на бумаге, а на синтетических тканях. Кроме чернил, для печати нужна термотрансформенная бумага. Рисунок закрепляется под действием высокой температуры. Для экономии расходника лучше использовать СНПЧ.

Характеристики

Качество картинки. При выборе техники надо обратить внимание на количество сопел и поддерживаемое разрешение. Чем выше показатели, тем чётче и ярче будет печать.
Тип бумаги. Лучше, когда принтер может печатать на листах разной толщины, имеющих как матовое, так и глянцевое покрытие.
Скорость печати. На этом параметре не стоит зацикливаться, ведь при высокой скорости работы струйника теряется качество картинки. Для высокоскоростной печати лучше лазерный принтер.
Шумность. Современные бытовые модели издают не более 40 дб, промышленные принтеры могут издавать более громкий звук, но и они в сравнении с более старыми моделями менее шумные.

Вкратце о плюсах и минусах

стоит меньше лазерного или светодиодного принтера;
печатает цветные изображения высокого качества;
легко заправляется чернилами своими руками;
есть возможность подключить СНПЧ.

низкая скорость в сравнении с лазерными;
краситель может засыхать в головке и картридже, выводя их из строя;
высокая цена красок.

Способ подачи бумаги

Бумага может загружаться в принтер вертикально через верхний лоток для бумаги. Если лоток размещается снизу, страницы подаются на печать горизонтально. Листок забирается валиком с резиновой накладкой, для более надёжной фиксации бумаги предусмотрен дополнительный резиновый валик. Независимо от способа подачи листов ориентация напечатанного изображения может быть книжной или альбомной, она задаётся в настройках печати.

Для беспроблемной подачи страниц надо следить за чистотой лотка. В него не должны попадать посторонние предметы, иначе листки сморщатся, будут пачкаться краской и неравномерно захватываться.

Во времена активного развития компьютерных технологий ничто не вызывало таких трудностей, как вывод изображения с цифрового носителя на лист бумаги. Многие годы создать отпечаток того, что пользователь видел на экране монитора, было непосильной задачей для специалистов. Однако со временем появились струйные принтеры, основанные на распылении микроскопических капель чернила – так началась революция в области печати, которая стала важнейшим событием со времен изобретения фотографии.

В этой статье речь пойдет о том, как инженерные идеи, упорство и способности к открытиям сделали медленные печатающие устройства, использующие жидкие чернила, лидерами потребительской печати.

Развитие технологии струйной печати

Первые термопринтеры струйного типа, разработанные компаниями Hewlett Packard и Canon в конце XX столетия, были медленными и неудобными печатающими устройствами. Их даже сложно было сопоставлять недавно созданной более дорогой лазерной оргтехникой. Однако с каждым годом несуразные струйные аппараты предавались значительной модернизации, что выводило их на совершенно новые уровни. Современный недорогой струйный принтер способен отпечатывать высококачественные цветные фотографии, даже лучше, чем любой лазерный принтер, стоящий в разы дороже. Поэтому неудивительно, что струйные принтеры продаются в разы лучше лазерных.

В современных принтерах все эти проблемы решены с помощью встроенной печатающей головки, картриджа с чернилами, механизма распыления краски и тонких проводящих отверстий, которые легко контролировать. В течение 1970 годов исследования в этой области были сфокусированы на изучении пьезоэлектрических методов печати. В этом случае при печати используются специальные кристаллы, которые вибрируют под воздействием электричества и выдавливают определенное количество красящего вещества соответствующего цвета. Тем не менее, наиболее выдающимся изобретением стало то, что инженеры, вместо вибрации, решили применить метод нагрева кристаллов.

Это интересно знать: Струйные термопринтеры были изобретены дважды, приблизительно в одно и то же время. Идея создания этого типа оргтехники зародилась одновременно у двух конкурирующих команд, находящихся по разные стороны Тихого Океана. В Японии Ичиро Эндо – инженер компании Canon, заметил как чернила выпрыскиваются из иглы шприца, когда ее касается горячее распаянное железо. В свою очередь, за тысячи километров от Японии, в лаборатории Hewlett-Packard, исследователь Джон Вог создал свой прототип струйного термопринтера, позаимствовав идею у механизма кофейного фильтра.

Вклад компании Hewlett-Packard (HP) в развитие струйной технологии печати

Исследования HP начались в канун рождественских праздников 1978 года, когда Дэвид Дональд и группа инженеров стали мысленно разрабатывать концепцию безупречного принтера. Ученые только закончили разработку первого лазерного принтера НР и начала работу над машиной глубокой печати для типографий. Несмотря на это, HP хотели большего – цветного, скоростного и что более важно, доступного принтера. В то время это были несовместимые вещи. Ведь тогда принтеры подразделялись всего на 2 типа: контактного и бесконтактного.

Не считая печатающих машинок, самыми востребованными контактными печатающими аппаратами были точечные матричные принтеры, которые применяли для печати барабан с множеством иголок. Иголки протыкали чернильную ленту и таким образом формировали изображение или символ на бумаге. В свою очередь, бесконтактные принтеры, наоборот, внушали больше надежды, так как их процесс печати основывался на отсутствии касания бумаги. Поэтому они считались более аккуратными и эффективными.

струйные принтеры на жидких чернилах – принцип работы основывается на распылении микро капель чернила на бумагу через множество крохотных каналов;
лазерные принтеры с тонером – в основу лег процесс ксерографии, созданный Честером Карлсоном, использующий лазерный луч для переноса тонера на бумагу;
крупногабаритные струйные принтеры на твердых чернилах – использовали похожую технологию для плавления палочек восковых цветных чернил на бумаге;
принтеры с термической сублимацией – применяли длинную термопленку, которая нагревалась и переносила краску на специальный бумажный носитель;
автохромные термопринтеры – в печати применялся процесс нагрева специальной бумаги, уже содержащей красители для нанесения изображения.

В 1978 году концепция струйного принтера полностью захватила инженеров компании HP. Им казалось, что на основании этой концепции, возможно, создать простой, бюджетный принтер, воспроизводящий качественные отпечатки изображения. Несмотря на свои минусы, эта технология возымела огромный потенциал развития, чем ее основные конкуренты. В тот день перед Рождественской вечеринкой сотрудники бренда пришли к тому, что безупречное печатающее устройство – это принтер струйного типа.

Вернувшись в лабораторию после праздников, команда компании HP сфокусировалась на создании встраиваемой печатающей головки, которая бы не изнашивалась и не забивалась, а также была бы способна быстро выпрыскивать крохотные капли чернила. Решение для своей идеи увидел Джон Вог, когда вел наблюдение за работой кофейного фильтра. После этого, он решил использовать сами чернила в каналах для распыления и нанесения точек на бумагу.

Чтобы это осуществить Джон Вог использовал пару электродов в качестве резисторов. Целью опыта было выпарить при нагревании небольшое количество чернил прямо около канала подачи и добиться выделения из сопел капли жидкого красящего вещества. К сожалению, чернила не обладали достаточной электрической сопротивляемостью. В связи с этим, они не смогли при нагреве достичь оптимальной температуры. Кроме того, во время опыта вода из чернил распалась на водород и кислород, что не входило в планы эксперимента.

Инженер и изобретатель Вог после этого пытался использовать выделяющийся водород и кислород для создания микровзрыва, который был бы способен вытолкнуть частичку чернил из канала. Небольшая искра между электродами могла бы воспламенить пузырьки водорода, что вытолкнуло бы из канала каплю чернил. Однако этот процесс занимал бы слишком много времени и вызывал бы множество ошибок струйного принтера HP. Поэтому от этой идеи было принято решение отказаться. В то же время, прочие сотрудники фирмы HP сосредоточили все свои усилия на самой искре, с целью заставить каплю чернила закипеть. И им это удалось. Тем не менее, перед ними восстала новая проблема – быстрый износ тонких электродов.

Прорыв произошел, когда Джон Вог и его коллеги перешли на резисторы из тонкой пленки. Эти детали были способны создать достаточно высокую температуру для закипания капли чернила, чтобы она смогла быстро выделиться из канала. При этом уровень контроля остался на предельно высоком уровне. Резисторы были вмонтированы внутри небольших трубочек, в которых были прорезаны желобки, так чтобы получились каналы. Принцип работы состоял в их быстром включении и выключении, с последующим выделением крошечных частиц краски. Уже через 3 месяца команда HP собрала работающую версию струйного механизма печати с нагревательным элементом.

Тем не менее, инженер Вог не забывал о своем детище и регулярно упрямо настаивал на принятии идеи струйного принтера. Он демонстрировал свою работу всем, кто интересовался, пытаясь привлечь внимание Ларри Ла Барра, работающего в HP многие годы и способного склонить правление компании взглянуть на изобретение серьезнее. Вскоре HP стала выделять средства на разработки и исследования в области струйных принтеров, и эта цель стала приоритетом в будущем всего бренда.

Вклад Canon в развитие струйной технологии печати

В то же время Ичиро Эндо, представитель японской компании Canon, также начал ставить фактически такие же эксперименты. Цель фирмы была в создании технологии печати лучшей классической ксерографии. Струйный способ печати был одним из нескольких вариантов. Еще в 1977 году Эндо и его команда сконцентрировались на разработке пьезоэлектрической системы печати, способной посылать электрические импульсы через тонкие каналы. Это должно было привести к выработке достаточного количества энергии, чтобы вытолкнуть чернила из резервуара. Но когда изобретатель ненароком дотронулся паяльником острия иглы шприца, наполненной чернилами, слабая струя красящего вещества резко вырвалась наружу. Впоследствии этот феномен целиком и полностью изменил ход исследований команды Canon.

За несколько дней команда Эндо создала примитивный принтер с использованием своего открытия. В будущем, серия таких печатающих аппаратов получит имя Canon Bubblejet. К слову, патент на эту технологию полностью принадлежит компании Canon. Из-за этого, слово Bubblejet кроме них не может использовать ни один производитель печатающих аппаратов. Кроме того, стоит отметить, что основное отличие между этим принтером и прототипом НР, заключается в способе впрыскивания чернила: у Canon чернила выпрыскивались сбоку, а у печатающей головки НР – сверху.

Два года спустя HP узнали о разработках Canon. Патенты на многие основные изобретения, полученные в результате обоих исследований, были поданы с разницей в 1 месяц. Результатом стали тесные отношения между HP и Canon, которые продолжаются и по сегодняшний день. HP позаимствовал у Canon решения по увеличению износостойкости печатающей головки. В свою очередь, Canon перенял у НР идеи по конструкции печатающей головки. Несмотря на небольшие разногласия, относительно прав на технологию, HP настаивает на том, что именно взаимное сотрудничество привело обе компании к успеху в области струйной печати.

Это интересно знать: Идея взаимозаменяемых картриджей принадлежит компании Canon. Однако именно HP смогли внедрить ее в массовое производство.

Струйная печать – технология будущего

Следуя за двумя начальными открытиями, эволюция технологии струйной печати стала общеотраслевым достижением. Помимо этого, была изобретена оптимальная формула быстровысыхающего чернила. Параллельно с этим продолжалась модернизация самих струйных принтеров и МФУ. Была разработана новая система протяжки бумаги, а также программное обеспечение для улучшения качества изображения. Для увеличения скорости печати, производители оргтехники создали более быстрые алгоритмы исчисления и облегчили печатающие головки, увеличив при этом количество каналов для подачи краски. К принтерам были добавлены новые функции и вскоре появились гибриды струйных принтеров, копиров и факсов. На сегодняшний день МФУ – это самый быстрорастущий сегмент рынка печатающего оборудования.

Гонка в разработке струйного принтера внесла огромный вклад в обе конкурирующие компании. Например, использование несъемных расходников, представленных в 1984 году, вызвало огромное негодование в компании HP. Каждое упоминание об одноразовом использовании небольших пластиковых деталей, которые составляли интеллектуальную собственность НР было невыносимым для некоторых топ-менеджеров компании.

Прочие конкурирующие бренды также отличились своими наработками в сфере струйной оргтегники. Так Epson представил свой струйный принтер, основанный на пьезоэлектрической технологии, впервые обнаруженной в 1970 году. А вскоре, инженеры Epson представили новый тип принтеров со штатной СНПЧ. Многие другие бренды также присоединились к производству оргтехники, предлагая в основном специализированные устройства для печати изображений фотографического качества.

Несмотря на весь интерес, сфера струйных принтеров развивалась достаточно вяло. По сравнению с сегментом лазерных принтеров HP, в котором наблюдался стабильный рост продаж, сегмент струйных принтеров казалось замер, после того как компания выпустила свою первую серию настольных струйных принтеров в 1980 годах. В середине 1990 НР даже задумывалась о полной остановке производства. К счастью, этого не произошло. От краха струйные принтеры спасло развитие цветной печати.

Внедрение большего количества цветов в технологию струйной печати

Широкое использование цветов, при работе с компьютерами и оргтехникой в середине 1990 годов, изменило ход событий. Как и планировал Джон Вог, следующим логическим шагом станет добавление цвета в струйную печать. К печатающим головкам помимо классического черного цвета, были добавлены дополнительные оттенки (пурпурный, голубой и желтый). Это позволило печатающему аппарату создать полноценный цветной оттиск. В свою очередь, специализированные фотопринтеры получили еще больше дополнительных цветов, чтобы отпечатки стали более яркими, насыщенными, а главное реалистичными.

На сегодняшний день струйники больше не считаются дешевыми заменителями лазерной оргтехники, а рассматриваются как полноценные печатающие аппараты. Классическая печатающая головка струйного принтера сейчас состоит минимум из 300 сопел, что дает возможность выводить изображения разрешением 1200x1200 dpi. Средний принтер теперь может наносить чернила со скоростью до 14000 точек в секунду. Большая часть разработок сегодня ведется в направлении создания стойких и быстросохнущих чернил, которые бы сохраняли изображение от выцветания. В то же время, адаптированное ПО помогает получать более чистые и четкие оттиски, контролируя процесс печати пиксель за пикселем.

И наконец, развитие струйной технологии печати подчеркивает, как нестандартное мышление может предложить простые решения для сложных задач. Ичиро Эндо и Джон Вог, которые получили множество наград за свои достижения, проявили настойчивость и показали веру в свои изобретения несмотря на все преграды. Достигнув своих целей, они произвели революцию в компьютерной сфере и принесли краски в жизнь людей.

Порой мы даже не задумываемся, сколько времени проходит с момента того или иного открытия, прежде чем оно станет применимым в обычной, повседневной жизни. Сколько требуется дополнительных сил, средств и расчетов, а порой и упорства на доведение этих теоретических разработок до их практического применения.

В нашем случае мы говорим о способах печати, которых, кстати сказать, не так уж и мало. Но остановимся мы на трех самых распространенных способых.

Матричные принтеры

Матричные принтеры являются одними из первых устройств автоматической печати. Их конструкция включает в себя печатающую головку (каретку), которая двигается вдоль строки и наносит символы ударами иголок, прижимающих ленту, пропитанную чернилами, к бумаге. Собственно, матричными такие принтеры называются потому, что все доступные для печати символы являются частью матрицы, образуемой расположением игл (которых может быть, например, 9 или 24).

Печатающие головки от принтеров Robotron и Epson FX-1000

Механизм протяжки красящей ленты с печатающей головкой.
Robotron CM 6329.02 M

Одним из первых матричных принтеров был LA30, производимый компанией Digital Equipment Corporation. Устройство могло печатать только заглавные буквы размером 5 на 7 точек со скоростью 30 символов в секунду на бумаге специального размера (80 символов на строку). Печатающая головка управлялась шаговым двигателем, а бумага протягивалась не особенно надежным и весьма шумным двигателем с храповым механизмом. LA30 имел как последовательный, так и параллельный интерфейс, однако в первом случае при возврате каретки в строке пропечатывались символы-заполнители.

LA36

Вслед за LA30 появился LA36, имевший куда больший коммерческий успех и ставший фактически архетипом компьютерного терминала матричной печати. В новой модели использовалась печатающая головка от LA30, однако длина строки была увеличена до 132 символов различного регистра и для печати годилась стандартная перфорированная бумага. Каретку приводил в движение более мощный сервопривод с электромотором, оптическим датчиком положения и тахометром. Ну, а бумага протягивалась уже знакомым двигателем с храповым механизмом.

LA36 имел только последовательный интерфейс, однако, в отличие от предшественника, не использовал символы-заполнители. Несмотря на то что принтер никогда не принимал от компьютера больше 30 символов в секунду, печатать он мог вдвое быстрее. Поэтому при возврате каретки следующие символы попадали в буфер и при печати новой строки принтер наверстывал упущенное со скоростью 60 символов в секунду. Из-за этого его всегда можно было узнать по чередующемуся шуму быстрой и обычной печати.

В то время как Digital Equipment Corporation расширяла линейку своих принтеров, основываясь на LA36, компания Centronics занималась реализацией принтерных механизмов японской Brother Industries и имела своей целью бюджетные решения. В процессе компания разработала известный всем пользователям матричных принтеров одноименный интерфейс, который стал стандартом де-факто и оставался им до появления в конце 1990-х годов шины USB.

Epson MX-80

В целом матричные принтеры считались устройствами недорогими и до 1990-х были наиболее распространены на рынке. Самой, пожалуй, популярной моделью был Epson MX-80. Однако с тех пор цены на них оставались примерно неизменными, создавая благоприятный фон для дешевеющих струйных и лазерных принтеров. Кроме того, на работе и дома пользователей преследовал резкий шум двигателей с храповым механизмом (хотя поздние модели уже стали работать тише). Да и качество печати было не всегда приемлемым, из-за чего многим приходилось покупать ПО наподобие Bradford или Windows 3.1, которое, кстати говоря, работу принтера сильно замедляло.

Все это постепенно привело к тому, что матричные принтеры уступили пальму первенства струйным и лазерным моделям, сохранив за собой лишь довольно узкую специализацию вроде печати чеков и тому подобных документов, также они применяются в бухгалтериях и билетных кассах для впечатывания текста в готовые бланки.

Одна из последних моделей матричных принтеров EPSON
36-игольчатый DFX-9000, за каких-то 3500 у.е.

История струйной печати

История популярной ныне струйной печати, или, выражаясь научным языком, технологии безударного точечного высокоскоростного нанесения чернильных капель из микроскопических отверстий на твердый носитель для создания на нем требуемого изображения, насчитывает не один десяток лет. Но самым что ни на есть истоком, эту технологию впоследствии породившим, можно считать исследования француза Феликса Саварта, который еще в 1833 году обнаружил и отметил однотипность образования капель жидкости, выпускаемой через узкое отверстие. Математически это было впервые описано в 1878 году лордом Рейли (тогда еще будущим лауреатом Нобелевской премии). Однако лишь через много лет, в 1951 году компания Siemens запатентовала первое устройство, разделяющее струю на однотипные капли. Это изобретение привело к созданию мингографа, одного из первых коммерческих самописцев, используемых для регистрации значений напряжения.

В начале 1960-х профессор Суит из Стенфордского университета продемонстрировал, что с помощью волн давления поток жидкости можно разбить на одинаковые по размеру и удаленности друг от друга капли. На их непрерывный поток можно было выборочно подавать электрический заряд. При прохождении через электрическое поле заряженные капли отклонялись и собирались в коллекторе для рециркуляции, а незаряженные пролетали мимо него, попадали напрямую на твердый носитель и образовывали заданное изображение. Данный процесс получил название непрерывной струйной печати. К концу 1960-х годов изобретение Суита привело к появлению устройств A. B. Dick VideoJet и Mead DIJIT.

Примерно в то же время профессор Херц из Лундского Технологического Института, что в Швеции, самостоятельно и независимо разработал ряд методов непрерывной струйной печати с возможностью регулирования параметров потока капель для печати в градациях серого цвета. Среди его разработок был метод управления количеством капель, приходящихся на один пиксел, который позволял регулировать плотность чернил и получать нужные оттенки. Данный метод был впоследствии лицензирован рядом компаний, включая Iris Graphics и Stork, для коммерческого производства качественных изображений для рынка препресса.

BJ-80

ThinkJet

Термическая струйная технология

Пьезоэлектрическая технология

Пузырьково-струйная технология

Стоимость печатающей головки ThinkJet, которая насчитывала 12 сопел, была достаточно низка, чтобы иметь возможность просто выкинуть ее по опустошении картриджа. Сделав печатающую головку заменяемой, компания фактически решила извечную проблему надежности. С тех пор эта технология постоянно развивалась силами Hewlett-Packard и Canon, чьи усилия вознаграждались успехом их решений. Понятно, что успех этот обеспечивался постоянным повышением разрешения печати и расширением диапазона цветов при одновременном падении цен. Начиная с конца 1980-х годов, благодаря невысокой цене, компактным размерам, тишине работы и, естественно, цветовому диапазону струйные принтеры, работающие по технологии thermal inkjet или bubble jet, становились все более жизнеспособной альтернативой матричным устройствам среди конечных пользователей и, в конце концов, завоевали рынок недорогих цветных печатающих устройств.

Epson Color 200

История лазерных принтеров

Прежде чем рассказать об истории лазерных принтеров, необходимо пояснить, в чем, собственно, заключается суть технологии, на которой эти устройства основаны.

Принцип работы лазерного принтера

А теперь перейдем к делам дней минувших. Если история струйной печати преисполнена научности и насыщена исследованиями и открытиями, то история создания и развития лазерных принтеров имеет, наверное, более деловой уклон и до известной степени связана скорее с маркетингом, нежели с наукой.

Однако только по прошествии 8 лет, получив отказ от IBM и даже от войск связи США, в 1946 году Карлсону удалось найти компанию, которая согласилась производить придуманные им электростатические копиры. Этой компанией была Haloid Company, которая позже превратилась во всем известную Xerox Corporation.

На рынок первое устройство Xerox поступило в 1949 году под названием Model A. Это было весьма громоздкое и сложное устройство. Чтобы добиться от него копии документа, нужно было произвести вручную ряд операций. И лишь десять лет спустя был коммерциализирован полностью автоматический ксерограф — Xerox 914, который был способен выдавать 7 копий в минуту. Эта модель и стала прообразом всех копиров и лазерных принтеров, появившихся впоследствии.

Xerox 9700

LBP-4000

В начале 1980-х спрос на устройства, превосходящие существующие матричные принтеры по качеству печати, достиг критической отметки. В 1982 году предложение последовало от компании Canon, представившей первый настольный лазерный принтер LBP-10. На следующий год компания в частном порядке продемонстрировала новую модель LBP-CX калифорнийским Apple, Diablo и HP.

На тот момент Canon требовались сильные партнеры по маркетингу своей продукции на новом для компании рынке, поскольку компания имела крепкие позиции в области камер и решений для офиса (тех же копиров), однако не имела связей, необходимых для эффективных продаж на рынке устройств обработки данных. Сначала Canon обратилась к Diablo Systems, подразделению Xerox Corporation. Это было очевидно и логично, поскольку Diablo владела большей частью рынка лепестковых принтеров, а ее маркетологи высказывали желание поместить логотип Diablo и на продукцию других производителей. Таким образом Xerox стала первой компанией, которой было предложено выводить на рынок систему CX с контроллером Canon.

Однако Xerox отклонила это предложение, поскольку вместе с японской Fuji-Xerox сама занималась разработками устройства, которое планировалось сделать лучшим настольным лазерным принтером на рынке. Но, хотя новая модель 4045 сочетала в себе копир и лазерный принтер, она весила около 50 килограммов, стоила вдвое больше CX, не имела заменяемого картриджа с тонером и обеспечивала не самое лучшее качество печати. Впоследствии бывшие маркетологи Diablo признавались, что упускать предложение Canon было довольно-таки большой ошибкой, а вышедший несколько позднее принтер HP LaserJet мог бы быть Xerox LaserJet.

В любом случае, после того как Diablo отклонила предложение Canon во Фремонте, представители последней, проехав несколько миль, навестили офисы HP в Пало Альто и Apple Computer в Купертино. Hewlett-Packard была вторым логически оправданным выбором, поскольку тесно сотрудничала с Diablo и имела достаточно широкие линейки матричных и лепестковых принтеров.

Canon LBP-CX

HP LaserJet

Результатом сотрудничества Canon и HP стал выпуск в 1984 году принтеров LaserJet, способных печатать 8 страниц в минуту. Их продажи весьма быстро росли и привели к тому, что к 1985 году Hewlett-Packard завладела почти всем рынком настольных лазерных принтеров. Надо учесть, что, как и в случае со струйными принтерами, новые устройства стали по-настоящему доступны лишь после разработки для них заменяемых картриджей с тонером (в данном случае разработчиком была Hewlett-Packard).

При этом вопросы удешевления новых и переработки использованных картриджей, количество которых стало намекать на проблемы с экологией, породили целую отрасль перерабатывающей промышленности, датой рождения которой можно считать 1986 год.

Что же ждет нас впереди? Пожалуй, на этот вопрос ответ сможет дать только время. Прогнозы и гадание — дело неблагодарное. Не думаю, что в ближайшем будущем мы сможем увидеть нечто принципиально новое и отличное от того, что уже есть. Используемые технологии находятся в своей пиковой фазе, следовательно, производители продолжат их шлифовать и обвешивать свои устройства новыми, доселе не свойственными современным принтерам опциональными функциями и возможностями. Вот и остается, если не сидеть сложа руки, то внимательно следить за появлением новых, еще более совершенных моделей.

Читайте также: